GELOMBANG

1.  Gelombang Mekanik

Gelombang adalah getaran/gangguan/energi yang menjalar atau merambat. Sedangkan materi yang menjadi tempat merambatnya getaran disebut sebagai medium. Berdasarkan  mediumnya gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektomagnetik. Gelombang mekanik  adalah gelombang yang merambat pada suatu bahan (material) yang dinamakan medium. Di samping gelombang mekanik, dikenal pula gelombang elektromagnetik yaitu dapat merambat tanpa medium.

2.  Jenis-Jenis Gelombang Mekanik

a.  Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getaranya tegak lurus dengan arah rambat gelombang. berupa dawai atau tali yang teregang. Jika ujung kiri dawai digetarkan sedikit ke atas, maka getaran itu akan merambat sepanjang tali.

b.  Gelombang  longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya searah dengan arah rambat gelombang.
c.  Gelombang Permukaan Air merupakan gabungan dari gelombang
longitudinal dan gelombang transversal.

gelombang01

Gambar gelombang transversal, longitudinal dan geombang air

3.  Laju rambat gelombang

Jika amplitudo  A, frekuensi  f, frekuensi sudut  , 2 f η   dan  periode
T = 1/f = 2η/ω   maka  diperoleh gelombang periodik yang menyerupai fungsi sinus.

Panjang gelombang, dengan simbol λ   didefinisikan sebagai jarak dari satu puncak ke puncak berikutnya atau dari satu lembah ke lembah berikutnya . Pola gelombang ini merambat dengan laju konstan v dan bergerak maju sejauh satu panjang gelombang dalam selang waktu  T. Jadi  v =λ / t  Dengan mengingat  f = 1/T  maka v = f λ.

gelombang 02

Gambar gelombang transfersal dan longitudinal

Contoh Soal 2.1
Untuk gelombang bunyi di udara yang merambat dengan laju v =
344 m/s . Hitunglah panjang gelombang bunyi pada frekuensi 20 Hz!

Diket :

v = 344 m/s dan f = 20 Hz

Ditanya : λ = …..

Jawab :

gelombang 03

4.  Persamaan Gelombang Sinusoidal (berjalan)

Pada  gelombang sinusoidal yang berjalan dari  kiri ke kanan sepanjang dawai, jika  pergeseran partikel di ujung kiri dawai ( x = 0)  maka dapat  dinyatakan

gelombang04

Artinya, partikel itu bergerak harmonik sederhana dengan amplitudo A, frekuensi f, dan frukuensi sudut ω = 2 Π f t.  Dengan demikian, pergeseran di titik x pada waktu t dapat dihitung hanya dengan mengganti t pada dengan t – x / v  Jadi, gelombang05

persamaan gelombang dapat ditulis sebagai berikut dapat dituliskan sebagai berikut :

gelombang06

Tanda positif  menunjukkan gelombang merambat ke arah sumbu-x  negatif, sedangkan tanda negatif menunjukkan gelombang merambat ke arah sumbu-x positif. Besaran ω t ± k x    dinamakan sudut fase, dengan satuan derajat atau radian.

6.  Cepat rambat Gelombang Transversal pada Dawai/Tali

Gelombang pada dawai/tali merupakan gelombang stasioner. Gelombang stasioner adalah interferensi 2 gelombang berjalan yang merambat dengan A, T, f dan kecepatan yang sama, tetapi arahnya berlawanan. Ciri-ciri dari Gelombang Stasioner adalah sebagai berikut.
1.  Semua titik Serentak mencapai keseimbangan.
2.  Tidak semua titik memiliki Amplitudo yang sama.
3.  Ada titik yang memiliki simpangan maximum disebut Perut dan ada titik yang memiliki simpangan minimum disebut simpul.
4.  Jarak antara simpul ke simpul berturutan sebesar ½ . λ dan antara simpul ke perut berturutan jaraknya ¼.λ.

gelombang07

Peralatan pada Gambar  disebut sonometer, yaitu peralatan yang digunakan untuk menentukan laju gelombang transversal pada dawai. Orang yang pertama kali melakukan percobaan adalah Melde, sehingga percobaan  tersebut  disebut Percobaan Melde. Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa kecepatan merambat gelombang transversal pada dawai :
a. berbanding lurus dengan akar panjang dawai,
b. berbanding terbalik dengan akar massa dawai,
c. berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai,
d. berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai,
e. berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai,
f. berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai.
Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.

gelombang08

Dengan F = gaya tegangan pada Tali (N)

μ = m / l  massa dawai persatuan panjang= massa jenis linier

ρ = m / v   (kg/m) = ⁄  massa jenis dawai ( kg/m3)
A = luas penampang dawai (m2)